化学反应工程总结

安徽工业大学《化学反应工程》期末总结

简答题

1. 温度和浓度对平行反应瞬时选择性的影响规律

答：（1）浓度的影响与主、副反应级数有关，α＝β，与浓度无关；α>β，浓度增高，瞬时选择性增加；α< β，浓度增高，瞬时选择性降低

（2）温度的影响与主副反应活化能有关：E主＝E副，与温度无关E主>E副，温度增高，瞬时选择性增加；E主< E副，温度增高，瞬时选择性降低

2. 提高连串反应中间产物收率的措施？

答：（1）采用合适的催化剂；（2）采用合适的反应器和操作条件；（3）采用新的工艺（如反应精馏，膜反应器等）

3. 气固催化反应的7个步骤，3个过程

答：1反应物由气流主体扩散到催化剂外表面；

2反应物由催化剂外表面扩散到内表面；

3反应物在催化剂表面活性中心上吸附；

4吸附在活性中心的反应物进行化学反应；

5产物在催化剂表面活性中心上脱附；

6产物由催化剂内表面扩散到外表面；

7产物由催化剂外表面扩散到气流主体。

①1,7为外扩散过程

②2,6为内扩散过程

③3,4,5为化学动力学过程

4. 催化剂内气体扩散的形式及判据（分子扩散、努森扩散）？

答：①当λ/2ra≤10-2时，分子间的碰撞机率大于分子和孔壁的碰撞机率，扩散阻力主要来自分子间的碰撞，这种扩散称之为分子扩散。分子扩散与孔径无关。

②当λ/2ra≥10时，分子和孔壁的碰撞机率大于分子间的碰撞机率，扩散阻力主要来自分子和孔壁间的碰撞，这种扩散称之为努森扩散。分子扩散与孔径有关。

5. 多相催化反应过程中内外扩散影响的判定？

答：（1）在管式反应器中装入催化剂，催化剂体积为V，原料流量为Q，同时改变V和Q，使空速保持不变，计算流体的质量速度G。保持T、cA0、空速τ不变的条件下改变G，测出口转化率X。当出口转化率超过某一值G0时，G值再增加，出口转化率不再改变。说明G ≥G0时，外扩散对反应过程已无影响；间歇反应器，外扩散与搅拌装置的搅拌速度有关，当r≥r0 ，外扩散无影响。

（2）一般情况下，反应速率总是随颗粒尺寸的增大而减小。在催化剂床层中装填同样形状但粒度不同的同一种催化剂，通入反应气体，在相同反应条件下测定其反应速率。当粒度减小到某一尺寸Rc后，再减小粒度对反应速率不再有影响，对R≤Rc的催化剂颗粒，内扩散阻力对反应过程可以认为没有影响。

6.固定床反应器的优缺点？

答：优点是：①返混小，流体同催化剂可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②催化剂机械损耗小。③结构简单。

缺点是：①传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。②操作过程中催化剂不能更换。

7.固定床反应器的分类？

答：固定床催化反应器按催化剂床是否与外界进行热量交换分为绝热反应器和换热反应器。绝热反应器分为单段绝热反应器和多段绝热反应器。多段绝热反应器，按段间换热方式的不

同，可分为三类，间接换热式、原料气冷激式和非原料气冷激式

8. 物理吸附与化学吸附的特点？

答：吸附剂：物理吸附为所有的固体物质，化学吸附为某些固体物质

吸附力：物理吸附为分子间力（范德华力），化学吸附为化学键力

吸附的选择性：物理吸附为临界温度以下所有气体（无选择性），化学吸附只吸附某些能起化学变化的气体（有选择性）

温度范围：物理吸附温度较低，化学吸附温度较高

吸附热：物理吸附为8-25KJ/mol，化学吸附为大于40 KJ/mol;

覆盖情况：物理吸附为多分子层，化学吸附为单分子层

可逆性：物理吸附为高度可逆，化学吸附为常不可逆

重要性：物理吸附用于测定表面积和微孔尺寸，化学吸附用于测定活化中心的面积及阐明反应动力学规律

填空题与选择题：

1. 反应过程的放大方法：逐级经验放大法、相似放大法、数学模型放大法

2. 三传一反：热量传递、动量传递和质量传递，化学反应动力学

3. 化学反应工程的内容：化学反应动力学、反应器的设计与分析

4. 物料与热量衡算式：输入=输出+反应+累积

5. 对于不可逆反应和可逆吸热反应，T升高，r升高；对于可逆放热反应，存在最佳温度Top。

5. 催化剂主要组成：主催化剂、助催化剂、载体

6. 返混：在流体流动方向上停留时间不同的流体粒子之间的混合称为返混，也称为逆向混合。

7. 管径较小，流速较大的管式反应器——可按活塞流处理。

剧烈搅拌的连续釜式反应器——可按全混流处理

8. 达到相同的转化率，管式反应器所需的反应体积小于釜式反应器

9. 对于不可逆反应：单调递增意味着反应级数n＞0，单调递减意味着反应级数n＜0

也即：对于不可逆反应：①当n＞0时选用平推流优于全混流②当n＜0时则应选用全混流反应器③当n＝0时反应速率不随浓度的变化而变化,故用平推流或全混流均可。

10. 转化率X、收率Y与选择性S的关系：Y=S·X

11. 复合反应类型：平行反应，并列反应，连串反应

计算题